向家壩水電站砌石防滲墻防滲工程應(yīng)用

向家壩水電站砌石防滲墻防滲工程應(yīng)用

1砂層及崩塊石向家水庫(kù)水庫(kù)位于四川省宜賓縣和云南省水福縣交界處的河流下游河段。是河流計(jì)劃的最后一個(gè)級(jí)電站。其開(kāi)發(fā)任務(wù)主要是發(fā)電，同時(shí)改善上水庫(kù)的通風(fēng)條件，結(jié)合防洪和沙子收集，考慮到灌溉。電站總裝機(jī)容量6000MW,年平均發(fā)電量307.47億kW·h。一期土石圍堰基礎(chǔ)防滲采用防滲墻(塑性混凝土+高噴防滲墻)加墻下帷幕灌漿方案。圍堰所在的大灘壩位于金沙江河流峽谷出口處,為一砂卵礫石灘地。圍堰地基由河床覆蓋層組成,堰基不同部位的覆蓋層厚度差異較大,一般厚30～40m,最厚61m。覆蓋層結(jié)構(gòu)松散、組成物質(zhì)不均一,其主要成分為砂卵礫石,并夾有崩塌堆積的塊石、砂壤土或含砂壤土的卵礫石等,其中砂層局部連續(xù)分布。綜合圍堰軸線上鉆孔揭露情況并通過(guò)縱橫剖面對(duì)比分析,按從上到下的順序?qū)⒑哟哺采w層分為3層。(1)砂卵礫石層:分布于圍堰地基的表部,厚8～26m,層底高程一般在245～260m,以卵礫石為主,其含量占70%～80%,中間粒徑少,細(xì)粒砂含量約為20%～30%。該層不均勻系數(shù)大,級(jí)配不良,曲率系數(shù)(Cc)一般大于3.0,為不良級(jí)配礫。(2)砂層:為黃褐色、黃色或灰白色粉細(xì)—中粗砂夾少量卵礫石,部分鉆孔揭露為粉砂土或砂壤土,最大單層厚度31.60m,一般厚2～15m。在大壩壩址以上砂層分布較連續(xù),往下游呈斷續(xù)的透鏡狀。砂層總體以中細(xì)砂為主,局部含淤泥質(zhì)土,具較好的分選性。(3)含崩(塊)石的砂卵礫石層:該層一般分布在覆蓋層的中下部,最大厚度29m,該層砂卵礫石與第(1)層相類似,其突出的特點(diǎn)是普遍含有塊徑不等的崩石。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì),在左岸大灘壩上的鉆孔中鉆遇崩(塊)石的機(jī)率約56%,在壩軸線附近更是高達(dá)70%以上。崩(塊)石的平均塊徑1.26m,最大5.80m。母巖主要為灰白色中細(xì)砂巖、細(xì)砂巖和少量石英砂巖,系兩岸谷坡崩塌堆積形成,大都呈微風(fēng)化到新鮮狀態(tài)。一期圍堰地基為三迭系上統(tǒng)須家河組T32、T33、T34巖組,巖層總體傾向下游,傾角變化較大,基巖面以1°～6°的坡度往下游逐漸抬升,其中T32與T34巖組以中～巨厚狀砂巖為主,巖石致密、堅(jiān)硬,夾少量薄層泥質(zhì)巖石透鏡體。由此可見(jiàn),堰基可能產(chǎn)生的主要工程地質(zhì)問(wèn)題有:壓縮變形和不均勻沉降、滲漏和滲透變形以及沖刷破壞。其中砂層具有中高壓縮性和中等透水性,易產(chǎn)生壓縮變形,而且在滲流作用下,較容易產(chǎn)生流土,是影響堰基穩(wěn)定的關(guān)鍵層,需采取加固措施。此外,覆蓋層中下部隨機(jī)分布的崩(塊)石對(duì)處理與施工都將帶來(lái)一定的困難。部分地層由于崩石較多且塊徑較大,采用塑性混凝土防滲墻防滲,塑性混凝土防滲墻起止樁號(hào)為墻0+010.000～1+155.380,軸線長(zhǎng)為1145.380m,墻厚80cm,最大墻深65.0m,工程量為45650m2。2塑性混凝土的組成之所以采用塑性混凝土,是因?yàn)樗腥缦绿攸c(diǎn):水泥用量小,強(qiáng)度不高。彈性模量低,能很好的適應(yīng)周圍土體的變形,保證墻體的耐久性與安全性。這與本工程要求的防滲墻強(qiáng)度不高與土體變形協(xié)調(diào)一致。塑性混凝土物理力學(xué)性能指標(biāo)見(jiàn)表1所示。塑性混凝土主要由水泥、膨潤(rùn)土、粗骨料及細(xì)骨料組成:水泥:選用P.O32.5普通硅酸鹽或硅酸鹽水泥。粗骨料:選用金沙江中天然砂卵石、礫石,最大粒徑小于40mm,含泥量不大于1%,飽和面干吸水率不大于1.50%。細(xì)骨料:選用金沙江中河砂,細(xì)度模數(shù)2.0～2.6,含泥量不大于1%,飽和面干吸水率不大于1.60%;各種材料之間的配合比見(jiàn)表2所示。3防滲墻施工防滲墻的施工流程為:先導(dǎo)孔施工→造孔成槽→澆筑混凝土。槽孔分兩序施工,先施工Ⅰ期槽孔,后施工Ⅱ期槽孔,Ⅰ期與Ⅱ期槽孔間隔布置。3.1關(guān)于槽段長(zhǎng)的確定成槽施工基本方案為”三鉆兩抓法”,即每個(gè)槽孔由三個(gè)主孔(Ⅱ期槽為2個(gè)接頭孔加1個(gè)主孔)和兩個(gè)副孔組成;主孔孔徑為Φ800mm,采用沖擊(反循環(huán))鉆機(jī)自上而下一次成孔直至入巖1.0m;副孔有效長(zhǎng)度為1.2～2.0m,采用抓斗或液壓銑槽機(jī)開(kāi)挖而成,在遇到大孤石或堅(jiān)硬基巖時(shí),改用沖擊(反循環(huán))鉆機(jī)鉆鑿而成。因含崩(塊)石的砂卵石層沿防滲墻軸線分布較廣,為保證沖擊(反循環(huán))鉆機(jī)施工方便,施工槽長(zhǎng)擬定為Ⅰ、Ⅱ期槽長(zhǎng)均為6.4～7.2m,即3個(gè)0.8m的主孔和2個(gè)1.0～1.4m的副孔;同時(shí)因?yàn)橐簤恒婇L(zhǎng)度為2.8m、抓斗長(zhǎng)度為2.5～2.8m,這樣的槽段長(zhǎng)度也有利于上部覆蓋層三銑或三抓成槽。槽孔劃分示意見(jiàn)圖1。3.2u3000厚重?cái)鄩ρ胤罎B墻中心軸線兩側(cè)構(gòu)筑鋼筋混凝土導(dǎo)墻采用梯形斷面結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖1。兩導(dǎo)墻間凈空寬度為0.90m,高度為1.5m。導(dǎo)墻的主要作用是成槽時(shí)起導(dǎo)向作用。3.3混凝土刺墻混凝土刺墻是指連接兩段防滲墻,并使防滲墻刺入其端部,增加防滲墻的防滲性能,見(jiàn)圖3所示。刺墻混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C15,二級(jí)配。3.4防滲墻與刺墻之間的連接防滲墻與混凝土刺墻端頭的連接,塑性混凝土防滲墻防滲方案采用圖3所示形式。4壓注水試驗(yàn)檢查檢查方法包括混凝土拌和機(jī)口或槽口隨機(jī)取樣檢查、鉆孔取芯檢查、鉆孔壓(注)水試驗(yàn),芯樣室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗(yàn)等。防滲墻成墻28d后進(jìn)行鉆孔檢查,沿墻體軸線每隔80m布置一個(gè)檢查孔,檢查孔分騎縫孔和墻體孔,必須保證接頭孔段至少有一個(gè)檢查孔。檢查孔深度小于防滲墻設(shè)計(jì)深度2.0m。檢查孔自上而下分段取芯鉆進(jìn),分段作壓(注)水試驗(yàn)。分段長(zhǎng)度一般為5.0m,壓(注)水壓力為0.6MPa。檢查孔封孔在沖洗干凈后進(jìn)行。按機(jī)械壓漿封孔法進(jìn)行封孔,封孔材料為粘土水泥漿,土∶水泥∶水=3∶1∶2。壓(注)水試驗(yàn)檢查的標(biāo)準(zhǔn)為滲透系數(shù)K≤i×10-7cm/s。混凝土物理力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)和抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到設(shè)計(jì)值,合格率達(dá)90%以上。經(jīng)過(guò)壓水試驗(yàn)與室內(nèi)試驗(yàn),防滲墻的各方面性能指標(biāo)均符合要求。5防滲墻防滲效果筆者有幸參加了向家壩水電站圍堰工程塑性混凝土防滲墻施工的全過(guò)程,充分感受到塑性混凝土防滲墻獨(dú)到的優(yōu)越性:(1)通過(guò)檢查,塑性混凝土防